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高速光通信中的自适应脉冲整形 N. Amaya, R. Nejabati, G. Zarris, D. K. Hunter and D. Simeonidou 英国,科尔切斯特, 埃塞克斯大学,光网络实验室 邮箱: namaya@essex.ac.uk 摘要：通过在42.7 GHz的重复频率下时域脉冲整形，本文展示了一种简单的方法用于在高速光通信下的自适应、多类型的脉冲整形，重复频率倍增和脉冲的产生。 1. 导言 对特定波形的超短光脉冲在时域和频域的合成已经广泛成为一个越来越重要的应用[1-3]。此外，动态脉冲波形控制是许多自适应技术实现的关键[4] [5]。例如，在高速光通信中，脉冲波形自适应最近已被用来应对信道的缺损，提高系统的性能[2]。而自适应脉冲整形技术，也被用来克服离散造成的脉冲失真[3]。 传统上，自适应脉冲整形已能在空间域通过傅立叶合成实现 [4] [5]。尤其是液晶空间遮罩，它能在脉冲波形控制上提供很强的灵活性，目前已得到了广泛应用。然而，空间域技术对光学元件品质要求非常高，并在调制速度与波导器件集成方面有限制[6][7]。 另一方面，时域的傅立叶合成，也称作时域脉冲整形（TPS），也已被提出[6-8]。该技术有两个在光通讯应用很有吸引力的关键优势：首先，它完全符合波导体系的设备兼容；其次，它可以通过电子方式控制.TPS的实验演示已在低重复频率脉冲实施，输入达到10兆赫[6]到76兆赫[7]。感兴趣的几个脉冲的整形已在625MHz重复频率下得到证明[9]。但是，自适应脉冲整形在高速光通信中的应用需要一种更简单的技术，它应具有很高的调制速度和能力，在超过10GHz重复频率下灵活工作。 在本论文中，我们通过使用简单的时域脉冲整形设置了一个40- GHz的马赫曾德尔调制器（MZM）作为整形设备，实验性地和数值上模拟验证表明脉冲重复率乘法（PRRM）和三重方向孤子，偶极和平顶的脉冲在10.675 GHz和42.7 GHz的重复率。在使用相同的设置下，脉冲压缩/扩展也在10GHz时得到了很好的阐释。该技术具有高度适应性，也能在高速光通信中广泛应用。 2. 10.675MHz的实验装置及结果 我们的验证试验的装置图如图1所示.首先,一个混合电动锁模TMLL产生2-ps的脉冲,这些脉冲以10.675MHz为重复频率,1540nm为中心波长.然后,这些脉冲被放大和在一个标准单模长度的光纤(SSMF)中传输,这就引进了色散.接下来,离散信号被通过一个可变延迟线,一个偏振控制器和一个放大器.然后被送入一个40GHz的铌酸锂Mach-Zehnder调制器(MZM),该调制器以v(t)为驱动,偏置为Vbias. MZM通过控制v(t), Vbias和v(t)同光信号的相位差来对信号的频谱进行整形. v(t)通过一个模式发生器(PG)产生,包括一个93.6768ps为周期的4位可编程字.最终,调制信号通过一个色散补偿模块(DCM),以调整补偿通过SSMF的长度引进的色散. (a) 实验装置 (b) MLL脉冲的时域整形 (c)MLL脉冲的频域整形 (图1) 光信号的光信噪比是由使用了掺饵光纤放大器(EDFA)的装置引入的,进入到DCM的发射功率是-5dBm.为了证明几个不同形状脉冲的合成,我们需要有几个参数是可变的,也就是MZM的偏置,驱动信号的形状(通过改变模式发生器产生的四位字),驱动信号相对于输入光信号的相位(通过调整可变延迟)和色散量(通过改变SSMF的长度).在一个高速光通信系统中,反馈信息或许可以用来控制这些参数以便给传输脉冲引进预失真和提高系统性能. 图2：测量(黑色实线)和模拟(红色圆圈)时域脉冲,以及输入(蓝色虚线)和输出(红色实线)测得的频谱,对于(a)PRRM,LD=16786m, Vbias=3.0V, PG=1010, (b)类似三重光孤子的脉冲,LD=1980m, Vbias=4.6V, PG=1010, (c)脉冲压缩, LD=986m, Vbias=2.0V, PG=1000, (d)脉冲扩大, LD=986m, Vbias=3.6V, PG=1000, (e)双峰, LD=986m, Vbias=3.1V, PG=1010, (f)平顶脉冲, LD=1980, Vbias=3.8V, PG=0110,产生在10.675GHz. 图2展示了我们在试验中产生的各种脉冲形状以及它们相应的频谱.同时,用来产生各个脉冲的参数都被列在了下面的描述中.在图2(a)中,脉冲重复率通过TPS的乘法通过输入10.675GHz的输入脉冲序列而产生了一个21.35GHz的标准脉冲序列来得到证明.通过编程模式产生器,使其输出一个”1010”的四位字,就可以产生一个21.35GHz的正弦信号,v(t)来作为MZM的驱动信号.SS